端粒与痴呆的研究进展

【关键词】 端粒;端粒酶;Alzheimer病

85岁以上高龄老人罹患阿尔茨海默病(AD)的概率可达40%〔1〕。AD作为一种年龄相关疾病，除经典的老年斑和神经原纤维缠结之外，也与神经细胞的异常凋亡及中枢神经系统的衰老有着密切的联系。端粒作为细胞衰老的生物钟，曾被认为与AD有密切关系，然而端粒是否能够作为AD的生物学标志尚存争议。本文将端粒与AD的研究进展作简要综述。

　　1 端粒与端粒酶

　　端粒是存在于真核细胞染色体末端的特殊帽状结构，通常由富含G的DNA重复序列及其相关蛋白组成。端粒结构具有物种特异性，人的端粒DNA由(TTAGGG)序列多次重复而成，长约5～15 kb。每次DNA复制均伴有端粒的损耗，一般丢失速度为50～200 bp/次，端粒缩短被认为是细胞分裂的生物钟。端粒具有重要的生物学功能：①稳定染色体;②防止染色体末端融合;③保护染色体结构基因;④决定细胞的寿命。衰老过程中细胞端粒的进行性缩短被认为是一种特殊的DNA损伤。相对于其他形式的DNA损伤，这种来自染色体末端的慢性DNA损伤很难被修复。在正常人体细胞，端粒随细胞分裂而进行性缩短，当达到一定程度，细胞将凋亡。受损的端粒在细胞内累积，持续地激活引起细胞衰老的信号通路〔2〕。

　　端粒酶复合物由RNA、端粒酶催化亚基TRET和一些端粒酶相关蛋白如TRF1、TRF2、TEP1组成。TRET是具有反转录活性蛋白质，是端粒酶活性控制的关键部分。端粒酶以自身RNA为模板合成端粒，酶活性与细胞分化和衰老密切相关，在生长停止和细胞分化后显著降低。人类的大多数体细胞缺乏端粒酶的活性，因此端粒在复制分裂过程中将会逐渐丢失碱基对，导致端粒逐渐缩短，从而使细胞老化。近来很多研究都表明，端粒酶及其相关蛋白能保护细胞，稳定染色体末端，增强其对凋亡的抵抗。用反义核苷酸技术和端粒酶抑制剂抑制PC12细胞中TERT的表达，发现未分化PC12细胞的凋亡加速。在致凋亡因素(Aβ、STS、Fe2+)中，端粒酶受体抑制的细胞组凋亡率明显超过对照组，且在凋亡过程中，细胞端粒酶活性降低〔3〕。

　　2 端粒与衰老

　　不同年龄时期的端粒长度不同，老年人的端粒长度明显短于青年人，端粒随增龄细胞分裂次数的增多而逐步变短，这被认为是细胞衰老发生的一种内在机制。2003年Cawthon等〔4〕研究认为端粒或许可以预测人类生存期限，端粒长度的缩短可引发多种衰老相关疾病而影响寿命。在小于65岁的人群中，端粒长度短于平均值的人比端粒长于平均值者寿命短4～5年。在外周白细胞端粒长度的研究中，尽管在同一年龄组，端粒长度变异很大，大量研究证明端粒长度与年龄呈负相关。与此不同的是，在年龄很大(≥85岁)的人群中，端粒长度的变异逐渐缩小，研究表明在≥85岁的人群中，端粒长度与平均寿命不相关〔5〕。脑组织端粒长度的研究也有类似的结果，在年龄≥70岁的老人中，年龄越大端粒的长度反而越长〔6〕。该现象的解释为:端粒长度短的人过早地死于衰老相关的疾病，剩下的端粒较长的长寿老人中端粒已经不再是决定寿命的主要因素。

　　3 端粒与AD

　　3.1 外周血T淋巴细胞(PBLs)端粒长度与AD 尽管大量研究证实AD的主要病变是神经炎性斑及神经原纤维缠结，然而对于占90%以上的散发性AD而言，其具体发病机制尚不明确。年龄是AD的一个重要危险因素，端粒作为体内组织细胞寿命的“指示钟”，是否与AD有一定的相关性呢?

　　2003年Panossian等〔7〕发现AD患者外周血有核细胞的端粒短于同年龄对照组，T细胞端粒长度(非B细胞及单核细胞)与简明精神状态检测(MiniMental State Exam，MMSE)得分相关，与促炎症因子TNFα含量呈负相关，提示端粒的缩短可能通过降低机体免疫功能而影响AD的发病。此研究的样本量(n=30)较少，尚需进一步确认。2006年Jenkins 等〔8〕对比18个罹患Down′s综合征妇女的PBLs端粒长度，发现合并有AD的患者端粒较短。同年，Honig 等研究证实了AD组PBLs端粒长度较短，他们同时测定了研究对象的死亡率，发现端粒长度越短，死亡率越高，并且发现端粒长度与ApoEε4也有相关性，合并ApoEε4的患者死亡率上升〔9〕。在端粒与认知功能改变的研究中，Valdes等〔10〕对双胞胎妇女(n=382)的研究证实了拥有较长端粒的妇女学习、情景记忆、工作记忆及记忆再认能力较强，端粒较短者易出现认知功能的下降。

　　Yaffe等〔11〕对2734个非痴呆老年人(平均74岁)为期7年的前瞻性研究中，研究开始测定所有受试对象MMSE及数字符号转换测试(Digit Symbol Substitution Test，DSST)得分，同年龄组端粒较长的老年人得分较高，随访7年后再次测定其认知功能，发现端粒较长的个体认知功能评定得分下降最少，端粒较短组得分下降较多。该研究也肯定了端粒长度与ApoEε4相关性，认为PBLs端粒长度或许可以作为一个认知功能状态的指标。然而，Zekry等〔12〕对高龄老人(n=449，平均年龄85岁)的研究中，对比了AD、血管性痴呆、轻度认知障碍与健康老年人间端粒长度，未发现显著性差异。

　　AD患者PBLs端粒长度较短，其机制可能为端粒长度缩短诱发氧化应激〔13〕及炎症反应〔14〕的产生，而氧化应激和炎症是AD患者发生退行性变的基本机制之一。此外，遗传学研究认为个体端粒长度约36%由遗传决定〔15〕。Fitzpatrick〔14〕等提出端粒长度缩短可引起其他疾病如高血压、心脑血管病等，这些疾病的产生反过来导致了认知功能的下降。

　　3.2 脑组织端粒长度与AD 2007年Nakamura〔6〕测定了72例尸检脑组织(0～100岁)的端粒长度，在70岁以下的个体中，随增龄白质组织细胞的端粒长度逐渐缩短，而高于70岁的老人，却相反，70岁&<80岁&<90岁，年龄较大者端粒更长，预示着出生时端粒较长则预期寿命较长。

　　此外，对比灰白质发现，白质内端粒长度随增龄而缩短，而灰质的端粒长度则变化不大(P&>0.05)，可能在出生时灰白质端粒长度相同，随增龄灰质端粒维持其长度，而白质发生侵蚀较多而逐渐缩短。2008年Thomas等 〔16〕对比PBLs、口腔颊细胞及海马的端粒长度，口腔颊细胞的平均端粒长度短于PBLs，AD患者PBLs及口腔颊细胞端粒长度均小于对照组，当PBLs端粒长度&<115 kb时，诊断AD的危险度(odd′s ratio，OR)为10.8(特异度46%，敏感度92.9%)，而口腔颊细胞&<40 kb时，OR值为4.6(特异度72.7%敏感度63.1%)。令人诧异的是，他们发现AD患者海马组织的端粒长度比对照组长49%，作者推测如果端粒反映了细胞增生能力，那么AD患者海马细胞可能因增生能力较弱而保持较长的端粒，另外一种假说是可能由于AD患者脑细胞的损伤，各种因素导致染色体末端相互融合而延长了端粒的长度。

　　2009年Lukens等〔17〕分析Thomas等人 〔16〕的结果，推测AD患者海马组织端粒长度较长，可能与大量胶质细胞增生有关。为此他们选择有AD病理学表现，却无胶质细胞增生的小脑组织进行研究，他们测定了30例AD患者和22例对照组PBLs和小脑组织的端粒长度，结果发现PBLs和小脑组织的端粒长度均与AD相关(r=0.42，P=0.023)，然而AD与对照组的小脑组织端粒长度无显著性差异。PBLs端粒长度的降低也许不能代表脑组织中的变化。小脑组织中端粒的长度与ApoE未发现显著性联系。比较遗憾的是，小脑组织和外周血不是来自同一个体，无法对比同一个体PBL与脑组织端粒的联系。

　　4 展 望

　　目前国内外关于端粒的研究，主要集中在端粒酶与肿瘤的病理机制上。国内尚无PBLs端粒长度与AD关系的报道。与国外相比，我国的中老年人群的经济情况、饮食、运动、用药等方面存在差异，我国慢性病的疾病谱及其遗传和环境危险因素也有所不同。目前对AD患者的端粒的研究还有很多争议，脑组织内端粒长度的变化还缺乏大样本多部位的研究，PBLs端粒的缩短是否对AD的发病有意义，其具体机制也不确切;作为细胞衰老的生物学标记的端粒和端粒酶，是否可以作为中国人AD进展的独立危险因素，以及进一步使用端粒酶激动剂延长端粒长度是否能够延缓AD的进展尚需要进一步的研究。

参考文献

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